汶川地震极重灾区森林生态系统损失与恢复评估

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2020.02.023

摘要/Abstract

摘要：

2008年汶川8.0级地震对当地的生态系统影响深远。以地震极重灾区平武县洪溪河流域2008—2018年遥感影像为基础数据,结合森林资源分布,对震后10年间灾区森林生态系统服务功能状态进行评估。结果表明:汶川地震对研究区生态环境破坏严重,服务功能价值损失在2008年高达1.81亿;随着森林植被的恢复,除2018年极端降雨导致损失较前1年显著增大外,由滑坡泥石流造成的森林生态系统服务价值损失整体呈现逐年下降趋势;若不加以人工干预,预计研究区每年由滑坡泥石流造成的森林生态系统服务价值损失将保持在5 000万~6 000万元之间;研究区震后10年间,森林生态系统服务价值总损失达12.44亿元,年平均损失约为1.13亿元,其中,保育土壤价值损失和固碳释氧价值损失占75.9%。汶川极重灾区森林生态系统的恢复仍需长期和系统性治理。

关键词: 汶川地震, 森林生态系统, 服务价值损失, 生态恢复, 平武县洪溪河流域

Abstract:

The 2008 Wenchuan M 8.0 earthquake has caused great damage to the local ecosystem.Based on satellite imagery from 2008 to 2018 and forest spatial distribution,this study assesses forest ecosystem services restoration in Hongxi River watershed in Pingwu county which was seriously hit by earthquake.The results show that Wenchuan earthquake has caused serious damage to the ecological environment of the study area and the economic value loss of forest ecosystem services reached 181 million Yuan in 2008.With the forest restoration over the past 10 years,the forest restoration generally shows a positive trend except for 2018 when larger losses were caused by extreme precipitation.The annual economic value loss of forest ecosystem services will remain around 50 to 60 million Yuan without human intervention.The overall economic value loss of forest ecosystem services over past 10 years is 12.44 billion Yuan with an annual average loss of 1.13 billion Yuan,in which the economic value of soil conservation and carbon fixation and oxygen production account for 75.9% in total.The restoration of forest ecosystem still needs long-term and systematic efforts.

Key words: Wenchuan earthquake, forest ecosystems, economic value loss of forest ecosystem services, ecological restoration, Hongxi River Basin in Pingwu county

中图分类号:

X171.4
Q143

朱家彤, 刘凯, 汪明, 梁欣. 汶川地震极重灾区森林生态系统损失与恢复评估[J]. 林业资源管理, 2020,(2): 154-160.

ZHU Jiatong, LIU Kai, WANG Ming, LIANG Xin. An Assessment of Forest Ecosystem Loss and Restoration in the Severely Affected Areas of Wenchuan Earthquake[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2020,(2): 154-160.

图/表 8

图1

图2

表1

图3

表2

研究区森林生态系统服务功能评估公式及参数说明

功能	指标	公式	说明
涵养水源	调节水量	$G 调 = 10 A P - E - C$ $U 调 = C 库 G 调$	$G 调$ 为林分调节水量(m³/a); A为林分面积(hm²); $P$ 为降水量(mm/a),由《绵阳统计年鉴》^[16]获得;E为林分蒸散量(mm/a),取值 $0.22 P$ ^[17];C为地表径流量(mm/a),取值 $0.045 P$ ^[18]; $U 调$ 为林分调节水量价值(元/a); $C 库$ 为水库建设单位库容造价(元/m³),2008年取值6.88元/m³^[13]
涵养水源	净化水质	$G 水质 = 10 A P - E - C$ $U 水质 = K G 水质$	$G 水质$ 为林分净化水量(m³/a);A为林分面积(hm²); $P$ 为降水量(mm/a),由《绵阳统计年鉴》^[16]获得;E为林分蒸散量(mm/a),取值 $0.22 P$ ^[17];C为地表径流量(mm/a),取值 $0.045 P$ ^[18]; $U 水质$ 为林分净化水质价值(元/a);K为水的净化费用(元/t),2008年取值2.21 $元 / t$ ^[13]
保育土壤	固土	$G 固土 = A X 2 - X 1$ $U 固土 = C 土 G 固土 / ρ$	$G 固土$ 为林分年固土量(t/a);A为林分面积(hm²); $X 1$ 为有林地土壤侵蚀模数(t/ $h m 2 · a$ ),取值0.73t/(hm²·a^)[19]; $X 2$ 为无林地土壤侵蚀模数(t/ $h m 2 · a$ ),取值37.85t/(hm²·a^)[19]; $U 固土$ 为林分固土价值(元/a); $C 土$ 为挖取和运输单位体积土方所需费用(元/m³),2008年取值15.56元/m³^[13];ρ为林地土壤容重(g/cm³),取值1.30g/cm³^[20]
保育土壤	保肥	$G N = AN X 2 - X 1$ $G P = AP X 2 - X 1$ $G K = AK X 2 - X 1$ $U 肥 = G N C 1 / R 1 + G P C 1 / R 2 + G K C 2 / R 3 + A X 2 - X 1 M C 3$	$G N$ 为减少的氮流失量(t/a); $G P$ 为减少的磷流失量(t/a); $G K$ 为减少的钾流失量(t/a); A为林分面积(hm²);N为林分土壤平均含氮量(%),黄壤取值0.17%,黄棕壤取值0.265%^[21]; $P$ 为林分土壤平均含磷量(%),黄壤取值0.05%,黄棕壤取值0.119%^[21]; $K$ 为林分土壤平均含钾量(%),黄壤取值1.1%^[21],黄棕壤取值0.107%^[21]; $X 1$ 为有林地土壤侵蚀模数(t/ $h m 2 · a$ ),取值0.73t/(hm²·a)^[19]; $X 2$ 为无林地土壤侵蚀模数(t/ $h m 2 · a$ ),取值37.85t/(hm²·a)^[19]; $U 肥$ 为林分年保肥价值(元/a); $M$ 为林分土壤有机质含量(%),取值1.78%^[20]; $C 1$ 为磷酸二铵化肥价格(元/t),2008年取值2 832元/t^[13]; $C 2$ 为氯化钾化肥价格(元/t),2008年取值2 596元/t^[13]; $C 3$ 为有机质价格(元/t),2008年取值377.6元/t^[13]; $R 1$ 为磷酸二铵化肥含氮量(%),取值14%^[13]; $R 2$ 为磷酸二铵化肥含磷量(%),取值15.01%^[13]; $R 3$ 为氯化钾化肥含钾量(%),取值50%^[13]
固碳释氧	固碳	$G 碳 = A F 植被碳 + F 土壤碳$ $U 碳 = C 碳 G 碳$	$G 碳$ 为林分年固碳量(t/a); A为林分面积(hm²); $F 植被碳$ 为单位面积林分植被固碳量(t/ $h m 2 · a$ ),取值3.4t/(hm²·a)^[22]; $F 土壤碳$ 为单位面积林分土壤固碳量(t/ $h m 2 · a$ ),取值70t/(hm²·a)^[22]; $U 碳$ 为林分年固碳价值(元/a); $C 碳$ 为碳税率(元/t),2008—2018年均取值1 200元/t^[13]
固碳释氧	释氧	$G 氧 = 1.19 A B 年$ $U 氧 = C 氧 G 氧$	$G 氧$ 为林分年释氧量(t/a); A为林分面积(hm²); B_年为林分净生产力(t/ $h m 2 · a$ ),取值12.754t/(hm²·a)^[23]; $U 氧$ 为林分年释氧价值(元/a); $C 氧$ 为氧气价格(元/t),2008年取值1 059元/t^[13]
积累营养物质	林木营养积累	$G 氮 = A N 营养 B 年$ $G 磷 = A P 营养 B 年$ $G 钾 = A K 营养 B 年$ $U 营养 = G 氮 C 1 / R 1 + G 磷 C 1 / R 2 + G 钾 C 2 / R 3$	$G 氮$ 为林分固氮量(t/a); $G 磷$ 为林分固磷量(t/a); $G 钾$ 为林分固钾量(t/a);A为林分面积(hm²); $N 营养$ 为林木含氮量(%),取值2.8%^[24]; $P 营养$ 为林木含磷量(%),取值0.18%^[24]; $K 营养$ 为林木含钾量(%),取值1.6%^[24];B_年为林分净生产力(t/ $h m 2 · a$ ),取值12.754t/(hm²·a)^[23]; $U 营养$ 为林分年营养物质积累价值(元/a); $C 1$ 为磷酸二铵化肥价格(元/t),2008年取值2 832元/t^[13]; $C 2$ 为氯化钾化肥价格(元/t),2008年取值2 596元/t^[13]; $R 1$ 为磷酸二铵化肥含氮量(%),取值14%^[13]; $R 2$ 为磷酸二铵化肥含磷量(%),取值15.01%^[13]; $R 3$ 为氯化钾化肥含钾量(%),取值50%^[13]
净化大气环境	提供负离子	$G 负离子 = 5.256 × 1015 A H Q 负离子 / L$ $U 负离子 = K 负离子 G 负离子 Q 负离子 - 600 / Q 负离子$	$G 负离子$ 为林分年提供负离子个数(个/a);A为林分面积(hm²); $H$ 为林分高度(m),取值11.08m^[25]; $Q 负离子$ 为林分负离子浓度(个/cm³),取值3 318个/cm³^[24]; $L$ 为负离子寿命(min),取值10 min^[13]; $U 负离子$ 为林分年提供负离子价值(元/a); $K 负离子$ 为负离子生产费用(元/个),2008年取值5.64元/10¹⁸个^[13]
	吸收二氧化硫	$G 二氧化硫 = Q 二氧化硫 A$ $U 二氧化硫 = K 二氧化硫 G 二氧化硫$	$G 二氧化硫$ 为林分年吸收二氧化硫量(t/a); $Q 二氧化硫$ 为单位面积林分吸收二氧化硫量(kg/ $h m 2 · a$ ),取值88.65kg/(hm²·a)^[26];A为林分面积(hm²); $U 二氧化硫$ 为林分年吸收二氧化硫价值(元/a); $K 二氧化硫$ 为二氧化硫治理费用(元/kg),取值12元/kg^[13]
	吸收氟化物	$G 氟化物 = Q 氟化物 A$ $U 氟化物 = K 氟化物 G 氟化物$	$G 氟化物$ 为林分年吸收氟化物量(t/a); $Q 氟化物$ 为单位面积林分吸收氟化物量(kg/ $h m 2 · a$ ),取值4.65kg/(hm²·a)^[26];A为林分面积(hm²); $U 氟化物$ 为林分年吸收氟化物价值(元/a); $K 氟化物$ 为氟化物治理费用(元/kg),2008—2018年均取值0.69元/kg^[13]
	滞尘	$G 滞尘 = Q 滞尘 A$ $U 滞尘 = K 滞尘 G 滞尘$	$G 滞尘$ 为林分年滞尘量(t/a); $Q 滞尘$ 为单位面积林分年滞尘量(kg/ $h m 2 · a$ ),取值10 110kg/(hm²·a)^[26];A为林分面积(hm²); $U 滞尘$ 为林分年滞尘价值(元/a); $K 滞尘$ 为降尘清理费用(元/kg),2008—2018年均取值0.15元/kg^[13]
生物多样性	物种保育	$U 生物 = S 生 A$	$U 生物$ 为林分年物种保育价值(元/a); $S 生$ 为单位面积森林年生物物种资源保护价值(元/ $h m 2 · a$ ),2008年取值20 000元/(hm²·a)^[27];A为林分面积(hm²)

表2

表3

图4

图5

参考文献 28

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年份	滑坡泥石流面积	阔叶林损失面积	黄壤损失面积	黄棕壤损失面积
2008	830.66	515.23	125.66	389.57
2010	555.28	399.54	125.51	274.03
2011	555.55	376.69	120.14	256.55
2012	554.89	379.15	125.71	253.45
2013	408.72	303.40	142.17	161.24
2014	345.39	248.02	95.71	152.31
2015	250.95	175.36	73.11	102.25
2016	225.48	158.76	76.43	82.34
2018	274.03	195.85	89.75	106.10

功能类别	指标	2008年	2010年	2011年	2012年	2013年	2014年	2015年	2016年	2018年
涵养水源	调节水量/万m³	289.35	263.40	270.45	190.11	262.13	136.62	93.73	99.39	165.19
涵养水源	净化水质/万m³	289.35	263.40	270.45	190.11	262.13	136.62	93.73	99.39	165.19
保育土壤	固土/万t	1.80	1.38	1.30	1.31	1.03	0.85	0.62	0.54	0.66
保育土壤	保肥/万t	20.37	14.76	13.86	13.76	9.55	8.50	5.81	4.29	6.20
固碳释氧	固碳/万t	3.78	2.93	2.76	2.78	2.23	1.82	1.29	1.17	1.44
固碳释氧	释氧/万t	1.75	1.36	1.28	1.29	1.03	0.84	0.60	0.54	0.67
积累营养物质	积累N/万t	0.028	0.022	0.021	0.021	0.017	0.014	0.0096	0.0087	0.011
	积累P/万t	0.0035	0.0027	0.0026	0.0026	0.0021	0.0017	0.0012	0.0011	0.0013
	积累K万t	0.0048	0.0037	0.0035	0.0035	0.0028	0.0023	0.0016	0.0015	0.0018
净化大气环境	提供负离子/万个	5.36	4.16	3.92	3.95	3.16	2.58	1.82	1.65	2.04
	吸收二氧化硫/万kg	4.57	3.54	3.34	3.36	2.69	2.2	1.56	1.41	1.73
	吸收氟化物/万kg	0.25	0.19	0.179	0.179	0.149	0.12	0.081	0.074	0.091
	滞尘/万kg	520.87	403.93	380.87	383.33	306.73	250.73	177.27	160.53	198.00